續(xù)　路（中航工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心,　南京211106）　

PDM系統(tǒng)在航空機電企業(yè)的應用和實施

續(xù)路
（中航工業(yè)金城南京機電液壓工程研究中心,南京211106）

通過分析航空機電企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)特點，構建一套基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的面向產(chǎn)品全生命周期的協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要功能包括產(chǎn)品結構及數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品設計任務管理、變更管理、技術狀態(tài)管理、預發(fā)放管理、零組件和元器件管理以及系統(tǒng)集成等。在實施過程中，必須把先進的軟件平臺、企業(yè)業(yè)務流程和工作人員三者有機結合起來。最后，總結平臺建設的實踐經(jīng)驗及前景展望。

PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境；數(shù)據(jù)管理；航空機電企業(yè)

0　　前言

隨著國家綜合國力的提升，航空產(chǎn)業(yè)迎來了一個快速發(fā)展的新階段。對于航空機電企業(yè)而言，將面臨著新的發(fā)展形勢：一方面，隨著近年來中國周邊安全局勢的緊張迫使軍隊加速更新武器系統(tǒng)裝備現(xiàn)代化，給軍工部門帶來了發(fā)展契機；另一方面，民用航空工業(yè)的發(fā)展，也給航空機電產(chǎn)業(yè)帶來了發(fā)展良機。航空企業(yè)在新形勢下面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，主要有：產(chǎn)品研發(fā)周期縮短；復雜度提高；成本控制壓力大；質(zhì)量水平及綜合保障能力要求越來越嚴。因而對航空機電產(chǎn)品的可靠性、研制周期、研制成本提出更加嚴格的要求。為適應當前航空機電產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的新形勢，企業(yè)必須建立一個以局域網(wǎng)絡為基礎、以零件數(shù)據(jù)庫為核心的信息化研發(fā)環(huán)境數(shù)據(jù)管理工具系統(tǒng)。通過高效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和產(chǎn)品研發(fā)過程管理，從而改善企業(yè)局管理機制，可以提高企業(yè)研發(fā)效率、激發(fā)設計人員工作熱情、嚴格規(guī)范研發(fā)流程，使企業(yè)邁入信息化發(fā)展的新階段。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM-productdatamanagement)經(jīng)過一定時間的積累和實踐，已發(fā)展成為企業(yè)信息化技術的基礎，并在越來越多的行業(yè)和企業(yè)中得以運用，取得了良好的效果。PDM以產(chǎn)品為核心，以軟件為載體，實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部所有與產(chǎn)品相關信息(包括零組件信息、配置及權限等信息)和相關過程(主要是企業(yè)內(nèi)部理流程)的一體化集成管理，所有的信息組織和資源管理都是圍繞產(chǎn)品設計展開的。通過建立起企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品知識庫(包括產(chǎn)品的零件庫、文件庫、數(shù)據(jù)庫等)，確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、有效性和一致性。通過共享的數(shù)據(jù)平臺、研發(fā)工藝一體化設計、電子化簽署、更改流程及技術狀態(tài)控制，能夠大大提高研發(fā)產(chǎn)品的工作效率[1-2]。

1　　航空企業(yè)現(xiàn)狀及需求

目前，絕大多數(shù)航空企業(yè)的主要用戶為軍方，生產(chǎn)的產(chǎn)品為軍工產(chǎn)品，大多是面向訂單進行產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)，其特點是產(chǎn)品種類繁多、批次較多、數(shù)量較少，且設計更改頻繁[3]。根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀，目前航空機電企業(yè)對PDM系統(tǒng)的需求主要包含以下幾方面：

（1）建立有效的系統(tǒng)在線監(jiān)管模式，實現(xiàn)所有科研產(chǎn)品的全過程監(jiān)控，為企業(yè)高層管理者提供決策依據(jù)；

（2）建立網(wǎng)絡信息化產(chǎn)品狀態(tài)管理流程，解決過去有紙化辦公設計帶來的產(chǎn)品圖紙、文件和實物不符問題，實現(xiàn)產(chǎn)品設計流程的標準化、通用化、序列化管理；

（3）實現(xiàn)UG、mentor工具與PDM系統(tǒng)（TeamCenter）的集成，建立產(chǎn)品結構和電路的協(xié)同設計體系，提高產(chǎn)品設計的一致性，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期；

（4）通過建立企業(yè)級共享的零組件及電子元器件庫，以及企業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一的器材選用流程，有效解決產(chǎn)品研發(fā)過程中存在的設計周期長、返廠次數(shù)多、研發(fā)成本高的問題；

（5）建立產(chǎn)品研發(fā)過程中統(tǒng)一的信息中樞及管理中樞，整合企業(yè)各部門產(chǎn)生的各種知識信息資源，實現(xiàn)全企業(yè)的共享和使用。

2　　PDM系統(tǒng)構建框架

根據(jù)航空機電企業(yè)的需求特點，結合現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)發(fā)展的方向，我們提出了構建基于PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)的解決方案。該方案覆蓋了企業(yè)產(chǎn)品從方案階段、初樣階段、式樣階段、設計定型階段、生產(chǎn)定型階段的產(chǎn)品全生命周期過程。

PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)資源庫為產(chǎn)品管理的基礎，對正在研制的產(chǎn)品以及定型產(chǎn)品進行統(tǒng)一的技術狀態(tài)管理，在產(chǎn)品的設計、更改、定型、交付等各個階段實行嚴格的監(jiān)控及狀態(tài)跟蹤。PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)實施覆蓋的范圍如圖1所示。

3　　PDM系統(tǒng)主要功能說明

3.1 產(chǎn)品結構及數(shù)據(jù)管理

PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)以產(chǎn)品結構(billofmaterial，BOM)作為數(shù)據(jù)組織與管理的一種基本形式，把產(chǎn)品的所有圖樣與文件聯(lián)系起來，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織和管理，如圖2所示。

在系統(tǒng)中，項目主管建立機型工作區(qū)、產(chǎn)品工作區(qū)及圖樣、文檔的文件夾。以樹狀關系的形式來展現(xiàn)，包括機型、產(chǎn)品、文件及設計圖紙，文件包括設計文件、管理文件、實驗文件、質(zhì)量及五性文件等，設計圖紙包括機械零組件圖紙以及電路圖紙?？梢栽诖私Y構中建立起文檔與模型之間的聯(lián)系，實現(xiàn)樹形關系的數(shù)據(jù)管理體系。

3.2 產(chǎn)品設計任務管理

產(chǎn)品設計任務管理按照產(chǎn)品頂層結構進行任務分解，指導實際工作管理。產(chǎn)品主管設計師依據(jù)交付清單，在PDM系統(tǒng)中使用定制的技術資料交付計劃模板，利用工作分解結構(workbreakdownstructure，WBS)作為制定工作計劃、分配資源和研發(fā)過程跟蹤的基礎。從企業(yè)研發(fā)流程出發(fā)，在PDM系統(tǒng)中完成產(chǎn)品研發(fā)的一系列過程，如項目的創(chuàng)建、計劃的制定，以及監(jiān)控研發(fā)流程等功能，有效地實現(xiàn)產(chǎn)品的研發(fā)管理和數(shù)據(jù)監(jiān)控。

3.3 技術狀態(tài)管理

技術狀態(tài)管理是以產(chǎn)品結構為核心，實現(xiàn)研發(fā)數(shù)據(jù)(包括產(chǎn)品機加結構、硬件電路和軟件數(shù)據(jù))與產(chǎn)品結構之間的聯(lián)系和管理。對于航空機電企業(yè)來說，技術狀態(tài)管理能夠?qū)⒛壳捌髽I(yè)普遍存在的產(chǎn)品管理技術狀態(tài)不到位的現(xiàn)象得到有效改善。

在此過程中，我們還引入技術狀態(tài)階段基線(baseline)管理機制。技術狀態(tài)階段基線是指產(chǎn)品項目轉(zhuǎn)型時要求達到的技術狀態(tài)，各研制階段應該確定的技術狀態(tài)，包括：（1）在特定時間點經(jīng)過確認的產(chǎn)品屬性的描述；（2）經(jīng)過批準和發(fā)放的文檔或文檔集合；（3）現(xiàn)行批準和發(fā)放的配置文檔；（4）包括軟件和相關配置文檔在內(nèi)的文檔集合。階段基線對象版本的狀態(tài)有“工作中”、“預發(fā)放”、“流程中”、“發(fā)布”、“歸檔”、“作廢”等狀態(tài)，通過對上述各種狀態(tài)的管理來進行產(chǎn)品技術狀態(tài)管理。項目主管可根據(jù)文檔清單狀態(tài)，督促產(chǎn)品工作進度。

3.4 變更管理

產(chǎn)品在試驗及生產(chǎn)交付過程中會發(fā)現(xiàn)有各種問題，如質(zhì)量問題、圖物不符問題、根據(jù)客戶要求臨時更改問題等。產(chǎn)生技術狀態(tài)變更時，設計師需要完成變更過程。通過更改影響分析、更改建議單、更改通知單、定制流程模板、提交審簽任務及新版本發(fā)布來完成變更管理。

3.5 預發(fā)放管理

預發(fā)放管理是產(chǎn)品圖樣、文件正式簽署之前將其傳送給參與發(fā)起項目的各級審簽人員，進行意見征集。各級審簽人員在接收到預發(fā)放的圖樣及文檔后應及時進行審簽，給出反饋意見，同時做好相關產(chǎn)品研制介入和準備工作。預發(fā)放管理可以提高工作效率，減少正式簽署流程的時間。

3.6 零組件和元器件管理

企業(yè)產(chǎn)品涉及的零組件種類繁多，既有機加產(chǎn)品的零組件管理，也有電子元器件中心庫管理，根據(jù)各自的不同性質(zhì)，需采取不同的管理方式。在企業(yè)管理中，常常存在零件編碼不一致、分類無統(tǒng)一標準以及設計選型無統(tǒng)一規(guī)范、采購價格前后不一等問題，因此需要在系統(tǒng)中建立滿足結構設計、硬件功能設計、物資采購等部門需要的零組件和元器件庫，實現(xiàn)零組件和元器件相關信息(例如：材料名稱、型號規(guī)格、物料編碼、生產(chǎn)廠家等)的關聯(lián)管理。2個庫的建設及管理如下：

（1）零組件庫。零組件庫是用于存放機加類零件的存儲庫。按照零組件結構大類、結構小類、附加特征、材料編碼及三位數(shù)的流水號對任意一零組件賦予唯一的物料編碼。該庫主要用于機加產(chǎn)品的設計、分類搜索、生產(chǎn)加工等。

（2）電子元器件中心庫。電子元器件中心庫包括元器件符號庫和封裝庫。元器件中心庫信息主要包括元器件的型號、名稱、封裝形式、技術標準、質(zhì)量等級、生產(chǎn)廠家等信息，本企業(yè)使用的是Mentor電路板設計軟件，是一種當今電路板設計與制作的常用軟件，也是與PDM系統(tǒng)集成的成熟工具軟件。

3.7 系統(tǒng)集成設計

一方面，通過PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)與產(chǎn)品設計工具(如UG，mentor，word，excel等)集成，一同形成產(chǎn)品研發(fā)設計過程完整的工具資源和信息資源；另一方面，PDM系統(tǒng)也可以作為數(shù)據(jù)源頭向下游的生產(chǎn)管理、物資管理和質(zhì)量管理等系統(tǒng)發(fā)布統(tǒng)一的、標準的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)上、下游數(shù)據(jù)管理的一致性，這也是企業(yè)未來信息化發(fā)展的方向。

4　　實施經(jīng)驗總結

PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)涉及整個企業(yè)的設計管理流程，因而必將是一項復雜的系統(tǒng)實施工程。具體經(jīng)驗總結及展望如下：

（1）PDM系統(tǒng)的實施和推廣涉及部門廣、涉及人員眾多、實施周期比較長、實施過程比較復雜。這就要求企業(yè)要給予高度重視，在企業(yè)最高管理者的直接關注與領導下，組建強有力的實施隊伍，制定詳細的實施計劃，調(diào)動企業(yè)的一切資源，逐步穩(wěn)妥地實現(xiàn)各項工作目標。

（2）PDM協(xié)同研發(fā)平臺項目實施是一個螺旋式上升的漸進式過程，就是在每個階段的實施工作中，應該循序漸進，不斷發(fā)現(xiàn)和總結問題，為下一階段工作方向、人員需求、推進方式制定更加高效的計劃。項目實施工作不僅僅是單個項目組的事情，更需要企業(yè)廣大管理、研發(fā)、工藝等人員的通力合作，才能使實施工作達到一個最佳效果。

（3）PDM系統(tǒng)的實施需要制定詳細計劃、明確具體措施。實施前必須明確企業(yè)的需求，明確哪些需求是目前可行的、哪些是不可行的。制定的階段目標既要保證整個項目實施計劃有條不紊的向前推進，又要給予企業(yè)工作人員一定余量的時間，使項目實施又好又快的完成。

（4）采取“試驗田”的實施模式，即以某幾種典型型號的研發(fā)為對象，將整個研制流程納入到PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)中運行管理。經(jīng)過實踐驗證后，找出問題再逐步完善，推廣到其它型號的研發(fā)工作中去。

（5）為保正PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)實施的可靠性，企業(yè)還應該做到以下方面：物資編碼規(guī)范完善統(tǒng)一，標準件、通用件、電子元器件做到一物一碼；建立企業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫，包含零組件的物資編碼、技術標準、廠家資料等詳細信息；針對不同客戶（軍用及民用）標準及要求，完成企業(yè)文檔及圖樣模板的歸類和設計；建立起一套符合企業(yè)產(chǎn)品研制特點的研發(fā)管理流程。

5　　PDM系統(tǒng)實施展望

建立PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)平臺，不僅僅是實現(xiàn)無紙化、網(wǎng)上管理的流程，更深層的內(nèi)涵是與企業(yè)文化、企業(yè)愿景的緊密結合，與企業(yè)目標的匹配，是現(xiàn)有企業(yè)管理制度的升級與改進，是能夠促使企業(yè)管理、設計人員思維的轉(zhuǎn)變，對企業(yè)的發(fā)展有很大的促進作用。

航空機電企業(yè)中最核心的競爭力是研發(fā)創(chuàng)新能力，通過建設PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境平臺，將有助于優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)流程，提高產(chǎn)品研制質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研制周期，最終提高企業(yè)生產(chǎn)力與管理水平。

[1]鄧超.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)規(guī)范應用指南[M].北京:中國經(jīng)濟出版社,2007.

[2]童秉樞，李建明.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)技術[M].北京:清華大學出版社，2000．

[3]劉博,張韶華,李永紅.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)推廣應用探析[EB/OL].(2009-08-29)[2013-02-18]．